Al Yasmina n°1 (2020) - 1/1
Résumé de thèse :

CENTRE D’ETUDES DOCTORALES – UNIVERSITE IBN TOFAIL KENITRA
FACULTE DES SCIENCES

FORMATION DOCTORALE
Sciences de la vie et de l’environnement

THÈSE DE DOCTORAT NATIONAL
Par Mme Mona TAGHOUTI

ETUDE DE LA DIVERSITE GENETIQUE DU BLE DUR MAROCAIN, ESTIMATION DU GAIN GENETIQUE REALISE DURANT LES 20 ET 21èmes SIECLES EN TERMES DE PRODUCTIVITE ET DE QUALITE ET PERSPECTIVES VERS UNE CARTOGRAPHIE VARIETALE NATIONALE

Résumé

En raison de l’impact négatif du changement climatique accentué par l’explosion démographique et l’évolution du marché, la production marocaine de blé dur demeure en deçà des besoins du pays. Les défis à relever incitent les acteurs de la recherche agronomique dans sa composante « amélioration variétale » à concevoir des variétés de blé dur adaptées à une agriculture durable. Dans ce contexte, la présente étude, portant sur matériel végétal de 184 génotypes de blé dur, a pour objectifs d’une part d’étudier la diversité génétique des landraces méditerranéennes et des espèces sauvages de blé dur, et d’autre part d’estimer le progrès génétique réalisé en termes de productivité et de qualité chez les variétés marocaines et enfin d’élaborer une carte variétale par zone de culture de blé dur.

Les résultats de l’analyse de la diversité génétique de 41 populations locales méditerranéennes de blé dur pour 12 descripteurs agro-morphologiques et technologiques ont révélé une grande variabilité génétique inter et intra population. Les landraces Marocaines ont une hauteur moyenne (137,57 cm) et un poids moyen de mille grains (34,09g) plus importants par rapport aux génotypes originaires d’autres pays de la méditerranée. De plus, les landraces des régions montagneuses et Présahariennes Marocaines sont distinguées par une forte teneur en protéines pouvant atteindre 19% MS et une meilleure teneur en pigments jaunes qui peut dépasser 9 ppm. L’analyse par SDS-PAGE de ces populations locales et de 67 espèces apparentées de blé dur (Aegilops , Triticum ) a confirmé la richesse de ce matériel en polymorphisme génétique et a révélé la présence de bandes de gluténines spécifiques à chaque espèce.

L’évaluation des changements en termes de traits de productivité et de qualité résultant de la transition du blé dur marocain des variétés locales aux cultivars modernes, basée sur la comparaison entre 47 variétés locales et améliorées, a montré que les variétés améliorées (27,3 qx/ha) dépassent leurs prédécesseurs (12,8 qx/ha) en termes de rendement moyen en grains. En revanche, les paramètres de qualité ont montré une tendance décroissante lors de cette transition; la force du gluten estimée par le volume de sédimentation au SDS a diminué de 50 ml à 36 ml; la teneur en pigments jaunes a régressé de 7 ppm à 5 ppm et la teneur en protéines est passée de 16% à 13,5% MS. En outre, une réduction du nombre de jours à l’épiaison (106 jours contre 90 jours) et à la maturité (160 contre 144 jours) et de la hauteur des plantes (123 à 90 cm) a été notée.

Sur la base de 11 essais multi-environnements (année x site) sur 29 variétés marocaines du blé dur, l’étude sur l’estimation du progrès génétique réalisé au Maroc depuis les années 50 jusqu'à maintenant a révélé des gains génétiques absolus (AGG) de -0,37 cm/an pour la hauteur des plantes, de -0,18jour/an pour l’épiaison et de -0,07jour /an pour la maturité engendrant des gains génétiques relatifs (RGG) respectifs de -0,42%, -0,18% et -0,04%par ans. L’amélioration du rendement est estimée à +13 kg/ha/an avec un RGG de 0,43%/an. Pour les traits de qualité, la sélection a permis une augmentation annuelle de 0,27/an pour la couleur jaune (b*) et de 0,80 ml/an pour la force du gluten (SDS) impliquant des gains génétiques relatifs respectifs de 1,46% et 1,93% par an. Par ailleurs, l’étude de l’adaptation de ces variétés a montré des différences significatives entre les environnements et une influence très importante de l’interaction GXE sur tous les paramètres de productivité et de qualité. Aucune variété n’a pu combiner à la fois un meilleur rendement et une bonne qualité dans les environnements testés. D’où la recherche d’une adaptation plus spécifique à un groupe homogène d’environnements. Dans ce sens, la cartographie des variétés marocaines de blé dur dans les différentes zones agro-écologiques du Maroc a permis, à l’aide du logiciel informatique SIG (Système d’Information Géographique), d’élaborer les premières versions de cartes variétales du blé dur l’échelle nationale qui pourraient constituer un outil d’orientation dans le choix et la recommandation des variétés par aire d’adaptation.

Mots clés: Blé dur (Triticum durum), Rendement en grains, Teneur en protéines, Qualité du gluten, Teneur en pigments jaunes, Landraces, Diversité génétique, Variétés améliorées, Progrès génétique, Adaptation, Interaction GxE, cartographie variétale

La photo illustre deux génotypes de blé dur;
A droite, une variété de terroir originaire de zones montagneuses du Maroc caractérisée par une paille haute et une épiaison et une maturité tardive.
A gauche, une variété créée par amélioration génétique caractérisée par une épiaison et une maturité précoces et une paille courte.

Abstract

In Morocco, because of the adverse implications of climate change, demographic explosion and market evolution, the durum wheat production remains below the country’s requirements. In order to developp adapted durum varieties for sustainable agriculture, this study reporting on 184 durum wheat genotypes, aims to assess the genetic diversity of Mediterranean durum wheat landraces and wild relatives, to estimate the genetic progress achieved in terms of productivity and quality for Moroccan varieties and finaly to develop a varietal map for ​​the main durum wheat cultivation aeras of Morocco.

Genetic diversity analysis of 41 Mediterranean local populations of durum wheat regarding 12 agro-morphological and technological descriptors revealed a large inter and intra population genetic variability. The Moroccan landraces exibited an important height (137.57 cm) and thousand kernel weight (34.09 g) compared to genotypes originating from other Mediterranean countries. In addition, the landraces originating from Moroccan mountainous and pre-Saharan regions are distinguished by high protein content (up to 19% DM) and yellow pigment content (up to 9 ppm). The SDS-PAGE analysis of these local populations and 67 relatives (Aegilops , Triticum ) confirmed the high polymorphism in this germplasm and revealed the presence of specific glutenin bands for each specy.

The effects of transition from local cultivars to improved varieties in terms of productivity and quality were assessed based on the comparison of 47 local and improved varieties, and showed that improved varieties (27.3 qx / ha) exceed their predecessors (12.8 qx / ha) in terms of grain yield. However, quality parameters showed a decreasing trend during this transition; gluten strength (SDS sédimentation volume) decreased from 50 ml to 36 ml; yellow pigment content decreased from 7 ppm to 5 ppm and protein content decreased from 16% to 13.5% (DM). In addition, a reduction in terms of days number to heading (106 days vs. 90 days), maturity (160 vs. 144 days) and plant height (123-90 cm) was recorded.

On the basis of 11 multi-environment trials (year x site) and 29 Moroccan durum wheat varieties, the estimation of genetic progress released in Morocco, since the 1950s until now, revealed absolute genetic gains ( AGG) of -0.37 cm/year for plant height, -0.18 days/year for heading and -0.07 day/year for maturity resulting in relative genetic gains (RGG) of - 0.42%, -0.18% and -0.04% per year respectivelly. The annual increase of yield is estimated at +13 kg/ha/year with an RGG of 0.43% /year. For quality traits, breeding allowed an annual increase of 0.27/year for yellow color (b*) and 0.80 ml/year for gluten strength (SDS) involving relative relative genetic gains of 1.46% and 1.93% per year. In addition, the same study showed significant differences between the environments and an important influence of GXE interaction for all of productivity and quality traits. No variety could combine both better yield and good quality in the tested environments. Thus, more specific adaptation to a homogeneous group of environments could be more efficient. In this sense, the mapping of Moroccan durum wheat varieties in different agro-ecological zones of Morocco using GIS (Geographical Information System) allowed to develop the first durum wheat varietal maps of the country, as an orientation tool in choosing and recommending varieties by area of ​​adaptation.

Key words: Durum wheat (Triticum durum), Grains yield, Protein content, Gluten strength, Yellow pigment content, Landraces, Genetic diversity, Improved varieties, Genetic progress, Adaptation, GxE interaction, Varietal mapping